Esta extraña Cruz de Einstein podría conducir a un halo colosal de materia oscura

Se llama Cruz de Einstein: la primera palabra se debe a su aspecto típico (cuatro puntos luminosos distintos) y la tercera al hecho de que su observación está directamente relacionada con la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Se trata de un fenómeno cósmico particularmente raro que se produce cuando la trayectoria de la luz se desvía por la presencia de un fuerte campo gravitatorio y así, a grandes distancias, aparece «dividida» en cuatro puntos, como si pasara a través de una lente gravitatoria.

Si la observación de una Cruz de Einstein «normal» es bastante rara, la que acaba de realizar un grupo de astrofísicos y astrónomos de la Universidad Rutgers-New Brunswick de Nueva York, del CNRS francés y de otros institutos de investigación es sin duda aún más excepcional: los científicos acaban, en efecto, de divisar una Cruz de Einstein con un quinto punto luminoso. Algo que «no debería haberse observado», como comentó Charles Keeton, uno de los autores del descubrimiento. «No se puede observar un quinto objeto en el centro de la cruz a menos que algo realmente extraño le esté ocurriendo a la masa que está doblando la luz con su gravedad». Lo más interesante es que ese algo realmente extraño podría tener nombre y apellido, a saber, materia oscura. Los científicos comentan su descubrimiento en un artículo publicado en The Astrophysical Journal.

¿Qué es una lente gravitatoria?

Una lente gravitatoria es un fenómeno cósmico en el que un objeto celeste extremadamente masivo (como una galaxia o un cúmulo de galaxias) deforma el espacio-tiempo circundante hasta tal punto que desvía la luz de un objeto más distante, un efecto análogo al que se produciría si se colocara una lente de cristal delante de un haz de luz. Como ya se ha dicho, ésta es una de las predicciones (acertadas) más fascinantes de la teoría de la relatividad general de Einstein, según la cual la gravedad no es una fuerza «estática» como la concebía Newton, sino una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa y la energía, y que manifiesta sus efectos tanto en las galaxias, las estrellas y los planetas como, de hecho, en la luz. Entre los efectos de una lente gravitatoria se encuentran, por ejemplo, la magnificación (la luz del objeto lejano se amplifica, lo que nos permite observar cuerpos celestes que de otro modo serían demasiado débiles para ser vistos), la distorsión (el alargamiento o curvatura del objeto fuente) y la aparición de múltiples imágenes: en condiciones de alineación casi perfecta, la luz puede seguir diferentes trayectorias alrededor del objeto masivo, creando múltiples imágenes del mismo objeto fuente.

¿Qué es una Cruz de Einstein?

Esto nos lleva a la Cruz de Einstein, un caso particularmente espectacular de lente gravitatoria que se produce cuando una galaxia masiva (o una masa igual o mayor) está alineada casi perfectamente entre la Tierra y un objeto muy brillante y distante, como un cuásar (el núcleo activo de una galaxia lejana). En esta configuración específica, el campo gravitatorio de la masa intermedia actúa como una lente que divide la luz del objeto fuente en cuatro imágenes distintas dispuestas en forma de cruz alrededor del centro de la masa-lente, a menudo visible en el centro de la propia cruz. El primer objeto de este tipo descubierto, y que dio nombre a esta categoría, es el cuásar G2237+0305, cuya luz es desviada por la galaxia ZW 2237+030.

La cruz de cinco objetos de Einstein recién observada por astrofísicos de la Universidad Rutgers.P. Cox et al. – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Una Cruz de Einstein anómala

La nueva Cruz de Einstein observada se llama HerS-3, y desde el principio pareció anómala. “¿Qué demonios está pasando?”, se pregunta Pierre Cox, astrónomo del CNR, «parecía una cruz, y había una imagen en el centro. Sabía que nunca había visto nada igual hasta ahora». Una vez verificada la imagen para eliminar la hipótesis de un artefacto instrumental, los científicos pasaron, por supuesto, a barajar todas las posibles explicaciones del fenómeno. «Una vez eliminado lo imposible, lo que queda, por improbable que sea, debe ser la verdad», escribió Arthur Conan Doyle en su Sherlock Holmes: y en este caso, parece que el improbable mecanismo que dio lugar a tan peculiar cruz está vinculado a la presencia de materia oscura, el esquivo componente de la materia que aún no hemos conseguido observar directamente. “Intentamos simular diferentes configuraciones y escenarios utilizando solo galaxias visibles”, explicó Keeton, «pero ninguno de ellos funcionó. La única forma de hacer ‘posible’ nuestra observación era añadir un halo de materia oscura». En otras palabras, la presencia de materia oscura parece ser, hasta la fecha, la única explicación convincente para esta observación. En concreto, el modelo de los investigadores sugiere que se produjo una rara combinación de luz procedente de un grupo de galaxias a unos 8,000 millones de años luz de la Tierra y un cúmulo masivo de materia oscura. Ahora se trata de intentar corroborar esta hipótesis con nuevas observaciones y simulaciones, con la esperanza de encontrar nueva información que la confirme o refute.

Artículo publicado originalmente en WIRED Italia. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.